高压水射流技术在石油工程中的应用

目前，高压水射流技术在十几年的发展中已经取得了很大的进步，在石油工程开采中的作用越来越明显，逐渐受到了石油行业的高度重视，使得高压水射流技术得到了快速的发展。但是，就目前我国高压水射流技术水平而言，还远远低于世界平均水平，再加之水射流设备的滞后，常常导致石油工程开采工作无法顺利开展，这也是影响我国高压水射流技术进一步提升的主要原因之一。

20世纪初，随着喷射钻井的出现，不仅大大提高了石油工程的钻井效率，还确保了钻井的质量，减少了人力投入和石油工程的建设成本。通过多年的实践工作，技术人员发现，喷射钻井在正常运行状态时，如果将射流压力逐渐调高的话，就会加快钻井的速度，而这一施工过程一般需要借助泥浆泵所实现。但是这势必会对泥浆泵体积造成一定的影响，使得柴油机功率过大，运输起来十分不便，变相增加了石油工程设备费用，还从一定程度上加大了燃料的浪费。因此，这一问题已经成为钻井行业共同关注的看问题。由于射流钻井是一项比较复杂的工作，受到很多条件因素的限制，我国对于钻井射流并不全面，尚未形成相对完善的水射流技术体系。
 
在20世纪后期，随着科学技术的不断发展与进步，越来越多先进的高压水射流技术被应用于石油工程中，而自激振荡脉冲射流作为当时常见的新型水射流技术，受到了石油行业的高度青睐，这种高压水射流技术主要的工作原理是让压力能间断地释放，将连续射流转变为断续性射流，形成一个涡环流，由于这种涡环流的压力较低，常常会出现空化的现象，而其最大的特点就是能够对粉碎的岩石表面进行快速的清理，是一种非常实用的水射流技术。

根据瞬态流理论和水声学原理，当流体通过各种类型的谐振腔出口收缩断面时产生压力激动，这种压力激动反射回入口处与来流的压力脉动叠加形成驻波，当激振频率与射流本身的固有频率匹配时产生共振，从而产生空化。
 
目前自激振荡脉冲射流用于钻井和采油生产，开发出若干有实用价值的新技术，获得了显著的经济效益。如将自激振荡脉冲射流用于钻井，研制出的自激振荡脉冲射流钻头，将平均机械钻速提高了35%；将自激振荡脉冲射流用于处理油井近井地层及解堵，首创自振旋转射流处理近井地层及解堵新技术。由于射流作用于近井地层，同时对其产生低频水力冲击、高频水力振荡和超声波3种物理效应，故能有效地解堵和处理地层。这项技术自1995年起先后在辽河、胜利、大庆等11个油田和地区的500多口井上应用，平均油井单井增油20%～30%，注水井单井增注30%～130%；把自激振荡脉冲射流用于油田注水，创制了自激波动注水新技术，它从源头上预防在注水过程中形成的近井地带堵塞，实现了边注水边解堵，达到了降低注水压力、延长修井周期和降低作业费用的目的。